Wie verhindern wir, dass die Erde durch die intensive Sonne verbrannt wird?

Ich wette, wir als Spezies sind in unseren Heimatplaneten verliebt (trotz unserer übermäßigen Kohlenstoffemissionen). Aber die hässliche Wahrheit ist, dass die Erde dem Untergang geweiht ist. Eines Tages wird die Sonne in eine Phase eintreten, die das Leben auf der Erde unmöglich macht und den Planeten schließlich auf ein trauriges, einsames Stück Eisen und Nickel reduziert.

Die gute Nachricht ist, dass wir unsere Welt, lange nachdem unsere Sonne verrückt geworden ist, als gastfreundliches Zuhause bewahren können, wenn wir uns darauf konzentrieren – und keine Sorge, wir haben Hunderte von Millionen Jahren zu planen.

Ein wacher Albtraum

Mit der Zeit wird die Sonne langsam, aber unweigerlich heller, heißer und größer. Vor Milliarden von Jahren, als Molekülklumpen anfingen, zusammenzutanzen und sich Leben zu nennen, war die Sonne etwa 20 % schwächer als heute. Sogar Dinosaurier kannten einen schwächeren, kleineren Stern. Während sich die Sonne erst in der Mitte der großen Wasserstoffverbrennungsphase ihres Lebens befindet und es variabel vier Milliarden Jahre dauert, bis sie zu sterben beginnt, ist es die seltsame Kombination aus Temperatur und Helligkeit, die das Leben auf dieser winzigen Erdwelt ermöglicht. Unser Planet wird in nur wenigen hundert Millionen Jahren erodiert sein. Ein Wimpernschlag, astronomisch gesehen.

Die Sonne sät die Saat ihres eigenen Untergangs durch die grundlegende Physik ihrer Existenz. In diesem Moment zerfrisst unser Stern jede Sekunde fast 600 Millionen Tonnen Wasserstoff und zerschmettert diese Atome in einem nuklearen Inferno, das Temperaturen von über 27 Millionen Grad Fahrenheit erreicht. Von diesen 600 Millionen Tonnen werden 4 Millionen in Energie umgewandelt, genug, um das gesamte Sonnensystem zu beleuchten.

Diese Fusionsreaktion ist jedoch nicht völlig sauber. Es bleibt ein Nebenprodukt übrig, die Asche von Atombränden: Helium. Dieses Helium kann nirgendwo hingehen, da die tiefen Konvektionszyklen, die ständig Materie im Inneren der Sonne bewegen, niemals den Sonnenkern erreichen, wo Helium entsteht. Das Helium sitzt also einfach da, träge, leblos und nutzlos und verstopft die Maschine.

In ihrem gegenwärtigen Alter herrschen in ihrem Kern keine ausreichend hohen Temperaturen und Drücke, um Helium zu schmelzen. Helium stört also und erhöht die Gesamtmasse des Kerns, ohne ihm etwas anderes zu geben, mit dem er verschmelzen kann. Glücklicherweise ist die Sonne leicht in der Lage, dies auszugleichen, und dieser Ausgleich erfolgt durch einen Teil der Physik, der als hydrostatisches Gleichgewicht bekannt ist.

Die Sonne befindet sich in einem ständigen Gleichgewicht und befindet sich am Rande des nuklearen Messers. Einerseits sind es die durch den Fusionsprozess freigesetzten Energien, die, wenn sie nicht kontrolliert werden, die Sonne in die Luft sprengen oder zumindest ausdehnen könnten. Dem entgegen wirkt die immense Schwerkraft des Sterns selbst, der mit der ganzen Kraft nach innen drückt, die 1.027 Tonnen Wasserstoff und Helium aufbringen können. Wenn diese Kraft unkontrolliert anhält, wird die Schwerkraft der Sonne unseren Stern in ein Schwarzes Loch zermalmen, das nicht größer als eine mittelgroße Stadt ist.

Was passiert also, wenn eine unaufhaltsame Kraft einem unwiderstehlichen Druck ausgesetzt ist? Eine schöne Balance, und ein Stern kann Milliarden von Jahren leben. Wenn die Temperatur nuklearer Höllenfeuer aus irgendeinem Grund zufällig ansteigt, erhitzt dies den Rest des Sterns und bläht seine äußeren Schichten auf, wodurch der Gravitationsdruck verringert und Kernreaktionen verlangsamt werden. Wenn sich die Sonne zufällig zusammenziehen würde, würde sich mehr Material in den Kern drängen, wo es am berauschenden nuklearen Tanz teilnehmen würde und die daraus resultierende Energiefreisetzung dazu führen würde, dass sich der Stern wieder auf normale Proportionen aufbläht.

Aber das Vorhandensein von Heliumasche, diesem Atommüll, stört dieses Gleichgewicht, indem es Wasserstoff verdrängt, der sonst schmelzen würde. Die Sonne kann nur nach innen ziehen, die Schwerkraft ist unerbittlich und gleichgültig. Wenn dies geschieht, werden die Kernreaktionen des Kerns heftiger, wodurch sich seine Temperatur erhöht, was wiederum dazu führt, dass die Oberfläche der Sonne anschwillt und heller wird.

Langsam, langsam, langsam, während sich Helium im Kern der Sonne (oder eines anderen Sterns ähnlicher Masse) ansammelt, dehnt es sich aus und wird als Reaktion darauf heller. Es ist schwierig, genau vorherzusagen, wann diese Aufhellung eine Katastrophe für unseren Planeten bedeuten wird, und dies hängt von der komplexen Wechselwirkung zwischen Strahlung, Atmosphäre und Ozeanen ab. Aber die allgemeine Schätzung ist, dass uns noch etwa 500 Millionen Jahre bleiben, bis Leben unmöglich wird.